JP4722883B2 - トルクロッド - Google Patents

Description

この発明は、自動車用エンジンのマウントに使用するトルクロッドに関する。

アーム部とその長方向両端に設けられたブッシュを備え、トルクロッド全体でダイナミックダンパとして機能することにより防振することは公知である。また、アーム部がブッシュを囲むリング部と一体になっているとともに、これらアーム部及びリング部を樹脂製にして軽量化したものも公知である。
さらに、樹脂製にすることにより、ダイナミックダンパとしての質量が減少する結果、共振周波数が高くなってしまうため、例えば１００Ｈｚ程度の比較的低い周波数で共振するよう、アーム部に重り（質量体）を取付けて共振周波数を調整したものもある（特許文献１参照）。
特開平８−２３３０３０号公報

ところで、上記公知例のように重りをアーム部へ外付けすると、取付の手間を要し、組立工数を多くするとともに、アーム部が振動で反復して曲がるため、長期使用中に外付けした重りが脱落してしまうおそれがあり、耐久性向上を困難にしていた。また、仮にゴムブッシュ中へ重りを一体化すれば、ゴムブッシュのバネに影響を与え、防振性能を変化させてしまうおそれがあった。そのうえ、外付けすることにより重りがアーム部の外側へ突出するため、これが近傍の他部品に接触しないようにレイアウト上の配慮も必要であった。
そこで本願発明は、重りを長期使用によっても脱落しないように取付けて耐久性を向上させるとともに、ゴムブッシュの主バネ部におけるバネに影響を与えず、かつ重りを殆ど外部へ露出させないようにしてレイアウト容易にすることを目的とする。

上記課題を解決するため本願のトルクロッドに係る請求項１の発明は、鉄より比重の小さな材料からなるアーム部と、その長手方向両端に形成されたリング部内へ一体化されているゴムブッシュとを備えたトルクロッドにおいて、
前記ゴムブッシュのうち、防振すべき主たる振動を吸収する主バネ部以外の部分へ重りを設けるとともに、
前記ゴムブッシュは、略中央に設けられた内筒と前記リング部を結合して前記主バネ部をなす弾性腕部と、この弾性腕部と前記リング部の間に設けられる分離空間であるすぐり部と、このすぐり部により前記弾性腕部と分離されて前記リング部へ一体化されるストッパとを備え、
前記重りを埋設一体化し前記ゴムブッシュは、略中央に設けられた内筒と前記リング部を連結する前記主バネ部と、この主バネ部と分離されて前記前記リング部へ一体化されているストッパを備え、
このストッパのゴム中へ前記重りを埋設一体化したたことを特徴とする。

請求項２の発明は上記請求項１において、前記重りを前記すぐり部近傍に設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は上記請求項１において、前記重りを前記ゴムブッシュ外周部と前記リング部との結合部上に設け、前記ゴムブッシュの前記リング部に対する結合を利用して前記重りを前記リング部内周面へ固定したことを特徴とする。

請求項４の発明は上記請求項１において、 前記鉄より比重の小さな材料は、樹脂又は軽合金であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ゴムブッシュの主バネ部以外の部分へ重りを設けたので、振動による重りやロッドの変形はゴムにより吸収されるため、重りが剛体側から分離して脱落するおそれがなくなり、耐久性が向上する。しかも、ゴムブッシュのリング部に対する焼き付け時に一体化できるので、特別な取付工程が不要となり、作業性も向上する。そのうえ、重りをゴム中へ一体化し、ほとんど露出させないようにすることができるので、レイアウトも容易になる。

また、主バネ部が内筒からリング部側へ延出する腕状の弾性腕部であり、この弾性腕部とリング部との間にすぐり部を設け、弾性腕部以外の部分へ重りを設けたので、耐久性良く重りを取付けることができ、かつゴムブッシュのバネに影響を与えない。

さらに、重りを弾性腕部以外の部分におけるゴム中へ一体化したので、主バネ部へ影響を与えない。
そのうえ、ストッパ中へ重りを設けたので、主バネ部に影響を与えずに重りを設けることができる。また、ストッパは重り取付用として比較的スペースがあるので、ストッパを有効活用して重りを取付けることができる。

請求項２の発明によれば、重りをすぐり部近傍のゴム中へ一体化させたので、主バネ部に影響を与えずに重りを設けることができる。

請求項３の発明によれば、ゴムブッシュの外周部とリング部との結合部上に重りを設けて、ゴムブッシュの焼き付け時に、ゴムにより重りをリング部の内周面へ当接固定させたので、剛体であるリング部に接触しても、相対動自在に取付けることができ、互いの変形による影響を受けず、その結果耐久性が向上する。

請求項４の発明によれば、少なくともリング部及びアーム部のいずれかが鉄より比重の小さい材料で形成することにより、全体の質量が小さくなっても、重りにより共振周波数を下げて防振の必要な周波数となるようにチューニングできる。

図１及び図２は、実施例に係る自動車エンジン支持用のトルクロッド１を示し、図１は平面図、図２は図１の２−２線に沿う断面図である。なお図１には異なる２つの位置に対してそれぞれ重り２（ハッチングをつけて示す）を同時に設けた状態を示し、図２には重り２を上記異なる２つの位置のいずれか側のみに１つだけ設けた２態様をＡ及びＢとして示す。重り２は上記図１のように異なる複数位置へ複数を同時に設けることも、図２のＡ又はＢのようにいずれかの位置へ単独で設けることも可能である。

これらの図において、トルクロッド１は、アーム部３とその長さ方向両端にリング部４及び５が一体に形成され、このリング部４，５の中にそれぞれブッシュ６，７が一体化されている。アーム部３及びリング部４，５は、樹脂（例えば６−６ナイロン、比重１．５）で一体に形成されている。リング部４，５は大きさが大小に異なり、以下、大きい方を大リング部４、小さい方を小リング部５ということにする。大リング部４は小リング部５よりも大きく、略四角状の外形を有し、アール部８ａでアーム部３へ接続するよう連続一体に形成されている。アーム部３と大リング部４の間は補強リブ９により補強されている。

小リング部５は大リング部４と９０°違いの方向へ開口し（但し、同方向へ開口してもよい）、大リング部４に比べて小型であり、やはりアーム部３と小リング部５はアール部８ｂを介して接続するよう連続一体に形成されている。各リング部の内側にはゴムブッシュがそれぞれ一体化されて設けられている。ゴムブッシュは大リング部４に設けられるブッシュ６及び小リング部５に設けられるブッシュ７からなり、これらのブッシュ６、７は互いに大きさが大小に異なり、以下、大きい方を大ブッシュ６、小さい方を小ブッシュ７ということにする。図２中の符号８ｃは下向きに開放された肉抜き凹部、８ｄは左右方向に貫通する肉抜き穴である。

大ブッシュ６は小ブッシュ７よりも大型で大リング部４の内側へ一体化されている。大ブッシュ６は内筒１１を囲んで大リング部４の内側に設けられる防振ゴムであり、アーム状をなす弾性腕部１０を有する。弾性腕部１０は、図１の図示状態にて内筒１１の左右方向へ互いに反対向きに延出する一対の部分を備え、それぞれの先端部がリング部４の内周面へ連結されることにより、大リング部４、大ブッシュ６及び内筒１１が一体化されている。

内筒１１の中心を通り、かつアーム部３の幅方向中間を通る中心線Ｃを車両の前後方向へ平行になるように配置したとき、弾性腕部１０は後方へ凸の平面視略Ｖ字状をなす。
弾性腕部１０は、大ブッシュ６が入力する振動を防振するとき、ゴムばねとして振動を吸収するための主バネをなす部分であり、Ｖ字状をなすことにより、前後方向と左右方向のバネを異ならせ、かつ前後方向においても後方へ凸をなすことにより、内筒１１が相対的に前方へ移動する際（又は、大リング部４側が相対的に後方移動する際）のバネを大きくしている。
内筒１１の前方には、大リング部４の前部内周面へ一体化された前ストッパ１２が前すぐり部１３を挟んで設けられている。前すぐり部１３も平面視が略Ｖ字状をなす貫通穴であり、前ストッパ１２は後方へ凸に前すぐり部１３内へ突出して略山形状をなしている。

内筒１１の後方となる大リング部４の後部内周面にも後ストッパ１４が略山形状をなして一体に設けられている。内筒１１及び弾性腕部１０との間には後すぐり部１５が設けられている。後すぐり部１５も平面視が略Ｖ字状をなし、弾性腕部１０に沿って左右へ広がる貫通穴であり、中央部は後方へ凸に突出している。後ストッパ１４はその前縁部が後すぐり部１５の開口後部側を形成するよう、中央部が後方へ凸の湾曲形状をなしている。

前すぐり部１３及び後すぐり部１５は、それぞれ軸方向すなわち紙面の垂直方向に貫通する肉抜き穴であり、大リング部４に対して内筒１１が前後へ所定のストロークで相対移動できるように、前後方向の開口幅が調節されている。前ストッパ１２又は後ストッパ１４は、内筒１１がストローク限界近傍にて当接したとき、これを受け止めて緩衝するようになっており、その内筒１１側への張り出し量によりストローク量を調整している。
前ストッパ１２及び後ストッパ１４は、前すぐり部１３及び後すぐり部１５でそれぞれ弾性腕部１０と分離され、弾性腕部１０が主バネを構成するのに対して、防振部材としてのバネを有するものではない。但し、内筒１１がストローク限界近傍にて当接する際の圧縮変形時にバネ力を形成するが、単にストッパとして当接時のショックを緩和するだけのものであり、主バネとして機能するものではない。

重り２は板状の金属からなる質量体であり、図１では前ストッパ１２及び後ストッパ１４の中へ埋設一体化された状態になっている。但し後述するようにいずれか一方側のみに設けるだけでもよい。重り２の上下部が前ストッパ１２及び後ストッパ１４から突出することにより一部のみが露出している。但し、ほとんど全体は大ブッシュ６のゴム中へ埋設一体化されている。
なお、重り２の材質及び形状は限定されず種々可能である。重り２の質量は、これを取付けたトルクロッド１全体におけるダイナミックダンパとしての共振が、所定の防振すべき共振域で生じるように調整される。具体的には重り２は体感されやすい１００Ｈｚ前後の振動を吸収できるように設定される。

この設定は、重り２の質量のみならず、大ブッシュ６及び小ブッシュ７における主バネの合計バネ値並びにアーム部３、大リング部４，及び小リング部５並びに重り２を含む剛体部の合計質量との相関により定められる。したがってトルクロッド１全体の剛性部質量（剛体部の合計質量）が所定の目標値になるように重り２の質量を調整すればよい。

１６は拘束ラインであり、大リング部４の内周面と大ブッシュ６の外周面との接合面でもある。重り２は拘束ライン１６よりも内側（内筒１１側）へ入り込んだ位置にある。
大ブッシュ６の内筒１１は、軸穴へ通された図示しないボルトにより車体側へ連結され、小ブッシュ７のインナーシャフト１７は左右方向へ延出して、先端が偏平につぶされた取付部１７ａをなし、ここで図示しないエンジンへボルトで締結される。

図２のＡは重り２を後ストッパ１４中へ設けた場合を示す。重り２は大ブッシュ６のゴムである後ストッパ１４中に断面が大リング部４の内周面と平行に配置されて一体化される。このとき、円弧状をなす大リング部４の内周面における曲面に沿うよう円弧状にしても、単なる平板状にしてもよい。平板状すると中間部が大リング部４の内周面から大きく離れるが、ゴム中へ埋設されてゴムを介して大リング部４の内周面へ連結されるため何の問題もない。本実施例はこの例である（図１参照）。

重り２の側面と大リング部４の内周面とは後ストッパ１４を構成するゴムの一部を介して連結されるため、重り２の側面と大リング部４の内周面との間にはゴム層１４ａが介在されることになり、このゴム層１４ａにより相互に接着されるが、距離的には分離されて直接接触しないため、振動や力などの伝達は遮断されることになる。このため樹脂部の成形後における熱収縮や使用時の熱膨張による変形等が大リング部４に生じても、この変形は直接重り２へ伝達されず、両部材間に介在するゴムの弾性変形を介することになり、大リング部４の変形は大ブッシュ６のゴムによる弾性変形で吸収される。

図２のＢは重り２を前ストッパ１２中へ設けた場合を示す。重り２は大ブッシュ６のゴムである前ストッパ１２中へ、図２のＡと同様に一体化される。したがって、重り２の側面は大リング部４の前端部内周面と平行に配置されて一体化され、大リング部４の内周面とは前ストッパ１２におけるゴムの一部であるゴム層１２ａを介して連結されると同時に重り２と大リング部４の間に介在して熱膨張等による大リング部４の変形を直接重り２へ伝達させずゴム層１２ａで遮断し、大リング部４の変形は前ストッパ１２のゴムによる弾性変形で吸収される。

小ブッシュ７は小リング部５の内周面とインナーシャフト１７の外周面との間に充填された両部材を連結する中実のリング状をなす防振ゴムであり、全周方向ですぐり穴等の肉抜き部が無い中実状となっている。したがって小ブッシュ７においては、小ブッシュ７全体が主バネ部となる。

このトルクロッドを樹脂で製造するには、まずアーム部３、大リング部４及び小リング部５を一体にした状態で公知の射出成形等で成形し、その後、これをブッシュ整形用の金型に入れ、大リング部４の内側に内筒１１及び重り２をセットし、小リング部５の内側へインナーシャフト１７をセットし、その後、大リング部４及び小リング部５の内側へゴムを充填して加硫すれば、重り２及び内筒１１並びにインナーシャフト１７を大ブッシュ６及び小ブッシュ７で連結一体化したトルクロッド１が得られる。
上記製造においては、逆にまず、内筒１１及び１７並びに重り２を一体化した大ブッシュ６及び小ブッシュ７を成形し、その後これらを射出型にセットしてから、樹脂を射出することにより各ブッシュと一体化したトルクロッドを得ることもできる。
但し、樹脂の成形は射出成形に限定されるものではない。

上記先に樹脂成形する場合には、各ブッシュはゴムの成形後に冷却して収縮する。このとき重り２はゴム中にあり、ゴムと各リング部との接着面で収縮が起きても、この変形はゴム自体に止まるため、重り２と大リング部４との結合関係に何ら影響はなく、成形後の熱収縮によって結合部が破壊されて分離したり破損することがない。
同様に後から射出成形する場合も、樹脂の熱収縮はゴム層１４ａで吸収され、重り２には影響が及ばないので、樹脂成形後の熱収縮による重り２との結合部が破壊されるようなことはない。

次に、第１実施例の作用を説明する。内筒１１及びインナーシャフト１７をエンジン及び車体へ取付けた状態で、エンジンより振動がトルクロッド１へ伝達されると、トルクロッド１は大リング部４及び小リング部５のゴムバネと、アーム部３及び大リング部４、小リング部５さらには重り２の質量とによるダイナミックダンパとして機能し、所定の共振を行う。

このとき、重り２を設けることにより、アーム部３及び大リング部４、小リング部５が軽量な樹脂製にもかかわらず、共振周波数を下げて、体感されやすい１００Ｈｚ程度の振動を吸収できるようになる。

また、重り２は主バネ部である弾性腕部１０を避けて設けてあるため、主バネ部のバネ値を変更することはなく、防振性能を低下させることはない。そのうえ、防振性に影響がなく、かつ比較的スペースに余裕がある前ストッパ１２又は後ストッパ１４もしくは双方へ重り２を埋設一体化することにより、重り２を容易に設けることができ、ほとんど外部へ露出させないので、他部品との干渉のおそれがなく、外観性も向上し、レイアウトも容易になる。

したがって、重り２を大リング部４へ埋設一体化したときのように、大リング部４の熱収縮や熱膨張が、重り２へ直接働いて接合面にて割れが生じるような事態を回避できる。
しかも、重り２と大リング部４は直接接触せず、ゴム層１２ａ又は１４ａを介しているので、重り２と大リング部４の振動による変形はゴムにて吸収され相手方へは伝達されず、それぞれの熱変形等も相手方へ伝達されないから、長期使用しても重り２が大リング部４と分離して脱落するおそれはなく、耐久性を高めることができる。また、前ストッパ１２及び後ストッパ１４へ設けることにより、重り２でこれら前ストッパ１２及び後ストッパ１４の剛性を高くできるので、ストッパ機能を高めることができる。

図３以下は、重りの設置場所に関するバリエーションであり、大リング部４及び小リング部５並びに大ブッシュ６及び小ブッシュ７は、それぞれ模式的に示すものとする。
図３及び図４は第１参考例であり、図３に示すように、重り２を前すぐり部１３又は後すぐり部１５の左右方向端部１３ａ及び１５ａへ設けた例である。図３の４−４線断面図である図４に示すように、重り２は一側面を大リング部４の内周面へ接触させた当接状態で周囲を大ブッシュ６のゴムで覆うことにより大リング部４の内周面へ固定され、重り２と大リング部４は当接面にて相対的な動きを許容されている。但し、図２に示すように、大リング部４の内周面と非接触にしてゴム中へ設けることもできる。

このようにすると、主バネ部である弾性腕部１０の拘束ラインから外れた前すぐり部１３及び後すぐり部１５のスペースの端部１３ａ、１５ａを利用して重り２を容易に設けることができ、必要に応じてすぐり部内へ張り出させることも容易になる。なお、重り２は、設置スペースの状況に応じて種々な形状を採り得る。このような例である第３実施例として重り２を円柱状に形成したものを図５に示す（円柱状の重り２をハッチングで示す）。
また、重り２は一側面を大リング部４の内周面へ接触しているが非結合であるから、それぞれの振動は直接相手へ伝達されず、当接面にて重り２と大リング部４は相対的に動くことができるので、それぞれの個別の動きを許容して当接面に応力を集中させず、耐久性を向上させることができる。

図６乃至図９は小ブッシュ７へ重り２を設けた第２参考例に係り、図６はインナーシャフト１７方向から示す正面図、図７は図２と同一部位の断面図、図８は図６の８−８線断面図、図９は重り２の斜視図である。この例では、図６及び７に示すように、重り２が拘束ライン１６より外側に位置する。
図８に明らかなように、小リング部５の内周面にインナーシャフト１７の外周面方向へ開放された溝状の凹部２０を設け、この中へ重り２を収納し、凹部２０を覆うように小ブッシュ７を小リング部５と一体化し、同時に小ブッシュ７を小リング部５と一体化する。
小ブッシュ７はゴムをインナーシャフト１７と小リング部５の間へ注入して加硫硬化させることにより形成でき、このとき小ブッシュ７は重り２及び小リング部５へ加硫接着し、さらに小ブッシュ７の一部は小リング部５の表面にオーバーラップ部２２となって重なることにより結合を強化する。但し予め小ブッシュ７をゴムで成形しておき、これを小リング部５及び重り２と接着してもよい。これにより、小ブッシュ７により重り２は小リング部５と非結合で一体化する。しかし重り２は拘束ライン１６より外側に位置するから、小ブッシュ７の主バネ部に影響を与えないようにすることができる。

しかも、重り２を小リング部５の内側へゴムで確実に保持させておくことができ、長期使用により重り２が小リング部５から脱落するおそれがない。
このとき図９に示した斜視図のように、重り２に複数の貫通穴２１等を設けることにより、小ブッシュ７を前記注入により形成する場合、注入したゴム液が貫通穴２１を通って凹部２０の壁面へ加硫接着するから、小ブッシュ７と小リング部５及び重り２との連結を強化することができ、重り２をさらに強く固定できる。
また、この例では重り２を小リング部５の内周面に沿うよう円弧状に湾曲させているが、凹部２０内に収納できるものであれば湾曲しない平板状や、棒状もしくは球形等の塊状のものでもよい。

なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、トルクロッドを樹脂製とせず、アルミ合金等の適宜軽合金製等とすることもできる。この場合、軽合金等の比重が鉄より軽いものであることが条件となる。すなわち、鉄より軽い剛性材料を用いてトルクロッドを形成した場合でも、質量の減少による共振周波数の調整を重りの付加により簡単に行えるとともに、長期仕様でも重りを安定的に取付けることができるようになる。またトルクロッドの用途はエンジン支持用に限らず、例えば、サスペンションリンク等へ種々適用可能である。

第１実施例に係るトルクロッドの平面図 図１の２−２線断面図 第１参考例に係る大ブッシュの平面視概念図 図３の４−４線断面図 重りを円柱状に形成した第２実施例の第１図同様図 第２参考例に係るトルクロッドの正面図 図２と同様部位の断面図 図６の８−８線断面図 重りの斜視図

符号の説明

２：重り、３：アーム部、４：大リング部、５：小リング部、６：大ブッシュ、７：小ブッシュ、１０：弾性腕部、１１：内筒、１２：前ストッパ、１３：前すぐり部、１４：後ストッパ、１５：後すぐり部、１６：拘束ライン

Claims (4)

1. 鉄より比重の小さな材料からなるアーム部と、その長手方向両端に形成されたリング部内へ一体化されているゴムブッシュとを備えたトルクロッドにおいて、
   前記ゴムブッシュ（６）のうち、防振すべき主たる振動を吸収する主バネ部（１０）以外の部分へ重り（２）を設けるとともに、
   前記ゴムブッシュは、略中央に設けられた内筒（１１）と前記リング部（４）を結合して前記主バネ部をなす弾性腕部（１０）と、この弾性腕部（１０）と前記リング部（４）の間に設けられる分離空間であるすぐり部（１３）と、このすぐり部（１３）により前記弾性腕部（１０）と分離されて前記リング部（４）へ一体化されるストッパ（１２・１４）とを備え、
   このストッパ（１２・１４）のゴム中へ前記重り（２）を埋設一体化したことを特徴とするトルクロッド。
2. 前記重り（２）を前記すぐり（１３）部近傍に設けたことを特徴とする請求項１に記載したトルクロッド。
3. 前記重り（２）を前記ゴムブッシュ（６）外周部と前記リング部（４）との結合部上に設け、前記ゴムブッシュ（６）の前記リング部（４）に対する結合を利用して前記重りを前記リング部（４）内周面へ固定したことを特徴とする請求項１に記載したトルクロッド。
4. 前記鉄より比重の小さな材料は、樹脂又は軽合金であることを特徴とする請求項１に記載したトルクロッド。

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